試探房屋建筑結構的抗震設計方式

王光宇

【摘要】本文基于建筑結構抗震設計重要性探討了如何創新思維，采用新型設計技術方式提升建筑結構抗震性能，對降低地震災害帶來的破壞性影響損失，提升建筑結構抵御強震影響的防倒塌功能，促進建筑結構抗震設計方式的持續完善發展有重要的實踐意義。

【關鍵詞】建筑結構；抗震設計；方式

汶川5.12地震給我國造成的直接經濟損失便高達八千億元，而人員傷亡更是觸目驚心。由此可見，建筑結構優質抗震設計尤為重要，可顯著降低地震災害傷亡人數，并控制直接經濟損失。因此從設計層面如何有效提升框架結構、砌體結構抗震性能，尤其是建筑在強震作用影響下的預防倒塌性能，成為我們應主力探討的重要課題。

一、建筑結構抗震設計方式

1.采用隔震設計技術營造以柔克剛效果

建筑結構設計中采用隔震技術是一類效果顯著的新型工程抗震方式，我們可通過安放消能隔震裝置，例如隔震墊、橡膠于結構建筑基礎與底部之間，將基礎同上部結構有效隔開，進而令其動力作用與性能有效改變，顯著減輕建筑結構地震反應，營造以柔克剛的良好建筑結構抗震效果。通過國內外工程實踐與大量試驗證明，該隔震設計體系可令結構水平加速度地震反應有效下降約百分之六十，進而控制或消除了建筑結構受到地震的損壞影響程度，提升了建筑物與空間內部人員的安全水平。一般來講該隔震體系技術擁有強大的垂直方向承載力，可達到五十至兩千噸，同時該設計技術體系擁有較大垂直向壓縮剛度，相應的其水平向具有的變形剛度有限，僅為每毫米四分之一千牛至每毫米一點八千牛，而其在水平向變位極限值則較大，最大可達到五十厘米，并具有較充足的初始剛度，可抵抗輕微地震與風荷載。一旦發生強烈地震時可產生一定程度的柔性自由滑動。而倘若發生了較大變形則會回升剛度，發揮一定的限位與保護作用。其中采用橡膠鋼板夾層隔震墊可有效發揮顯著復位能力，通過實踐研究不難發現，其在眾多地震災害中均能產生瞬時自動復位。再者該類技術方式構建的隔震裝置具有良好的耐久性，其服務使用壽命高達七十年左右，因而遠遠高出一般住宅、民用建筑使用期限五十年的壽命要求。另外隔震建筑結構設計方式主要使用在重要多層與低層建筑中，例如學校、醫院、科研機構、商場與各類重要職能單位建筑。

2.減震消能結構抗震設計方式

減震消能結構抗震設計方式主要指位于某些建筑結構部位，例如剪力墻、支撐、連接縫、節點或連接件等位置合理設置消能元件或阻尼裝置，利用該消能裝置內含的非線性摩擦滯回變形進行能量耗散，或對地震能量進行吸收，進而降低主體建筑結構豎向與水平向的地震反應，避免建筑結構在地震作用下發生倒塌或破壞現象，以實現抗震、減震科學目標。該類設計方式主體適用于超高層或高層建筑，并在日本、美國等地實現了一定水平的應用，具有良好的抗震害效果。目前該減震消能抗震設計方式已在我國通過試點形式應用于一些建筑工程中并積累了良好經驗。同時隨著新一輪抗震設計相關規范的出臺對上述減震消能與隔振技術應用于建筑工程明確了指導意見，表明該類新型抗震設計方式已逐步進入了實用發展階段。當然基于該類抗震設計方式的特殊性其造價成本相對較高，且由技術設計到構造再到施工均包含一定的復雜性，因此對其進行準確的掌握與合理的實施還存在一些問題，因此我們應繼續對其進行深入研究，力爭早日實現廣泛大規模的實踐應用。

二、建筑結構抗震設計科學思路

1.基于承載力與延性科學選擇設計方式

基于建筑結構承載力設計方式可分為反應譜與靜力方式，前者通過加速度地震反應作為縱向坐標，并將體系周期自振作為橫向坐標，得出的曲線關系便可作為反應譜，并據此進行地震作用產生的結構慣性水平力計算，進而確定合理設計方式，對多自由度系統我們可應用分解組合振型方式明確地震作用。靜力方式將地震視為建筑物之上作用的總水平力，可將其取為總體建筑重量與地震系數乘積。在結構設計中我們應對其剛度分布進行適應性控制，令建筑結構構件例如墻、梁、節點、柱等在地震階段變為非彈性的變形狀況，進而令地震能量合理消耗，確保其不產生建筑結構倒塌現象。在該類設計階段中，整體建筑結構構建均包含兩類功能，即確保使用結構功能及應對地震的抗震功能，為消除該類層面包含的局限性，我們應綜合考量地震重現期，結合抗震設防現實目標，科學采用反應譜在承載力與確保構造延性基礎上采用延性抗震規范設計方式，該類方式對尚無準確預知建筑結構地震非彈性反應具有顯著的抗震設計效果。

2.基于建筑結構性能完善設計

基于性能的設計方式最早由美國學者提出，該設計理念轉變了以往僅注重安全結構設計思路，合理發展成為注重安全、結構性能與經濟等多方因素的創新設計方式，令建筑工程結構滿足使用期間預定各項目標性能要求，同時具體性能標準要求我們可依據建筑結構重要性進行細化確定。可以說該類性能設計方式較單一傳統抗震設防標準實現了一定的創新發展，并為設計人員創設了設防抗震標準自主選擇空間，而基于現行對建筑結構狀態性能的計算、具體描述與設計標準沒有全面明確，因此我們應對該項設計方式繼續深入研究探討。雖無法在該技術設計領域達成統一共識與一致設計方案，然而我們可在不同地震作用水平下令建筑結構實現對不同水平性能的明確。基于位移性能的設計抗震研究可包含確定地震風險等級、選擇目標性能、確定適宜建設場地、相關性能水平、展開概念、初步與最終設計，在設計進程中實施必要的可行性檢查與設計審核，確保建筑結構施工階段工程質量達標，在使用進程中實施有效的維護檢測等細化工作。在設計流程階段我們可首先依據業主要求與項目投資建設準則、效益明確目標性能并依據其展開結構設計，完成設計后履行評估設計結構性能環節，對于滿足相關目標要求的設計我們對其結構進行實際水平性能的明確說明，以便于建筑工程項目后續的優質施工與質量安全控制管理。

由此可見，隨著科技的迅猛發展，各項新工藝、新材料、新技術與新理念在建筑設計行業得到了廣泛應用，有效豐富了抗震設計手段，提升了建筑結構整體抗震性能。倘若我們采用高強度建筑材料可有效提升構件承載極限能力，并顯著降低其結構自重，而倘若我們廣泛樹立創新設計理念、善于應用新技術、新工藝，則更能顯著降低地震災害，抑制地震對建筑結構造成的破壞影響，營造良好的建筑使用環境。因此我們應對建筑結構抗震設計科學方式進行深入探討，明確實踐設計思路，進而切實提升安全設計水平。

參考文獻

[1]葉建榮.基于位移的結構杭震設計方法[J].山西建筑，2007 （28）.

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